Estudios previos han demostrado el impacto del humato de potasio (KH) y el quitosano (CH) en la mejora de los efectos de la sequía, pero sus aplicaciones combinadas en la promoción de estos beneficios aún no se han encontrado. Se encontró que las aplicaciones foliares separadas de KH o las aplicaciones foliares combinadas de KH + CH tuvieron un impacto significativo en los rasgos más examinados. Sin embargo, en comparación con el control, la adopción de riego limitado y la aplicación de aplicaciones combinadas de los mismos han aumentado significativamente el hierro, el zinc, el manganeso, el aceite, la proteína, el rendimiento y la productividad del agua. Además, esta combinación disminuyó la prolina, y la reducción máxima se observó para la aplicación combinada con la adopción de riego completo. En regiones áridas, el investigador recomienda tratar las plantas estresadas con aplicaciones foliares combinadas de KH + CH, lo que podría ayudar a las plantas a superar los efectos negativos de la sequía y alcanzar el mayor rendimiento y productividad del agua.
Introducción
La producción agrícola se ve afectada por diversos factores ambientales, incluida la sequía. El estrés hídrico se considera uno de los principales obstáculos para la producción agrícola mundial, ya que inhibe la superficie foliar y el crecimiento vegetativo y reproductivo de los cultivos. Para definir regímenes hídricos adecuados para diversos cultivos en el sector agrícola, se han desarrollado diversas tecnologías y metodologías. Sin embargo, encontrar la combinación óptima de gestión hídrica con diversos insumos agrícolas, como las aplicaciones foliares, requiere más estudios.
La falta de agua o el aumento de la transpiración pueden causar estrés hídrico en las plantas, lo que afecta la generación y acumulación de metabolitos secundarios. En este sentido, el quitosano es un polisacárido catiónico con unidades de glucosamina. El quitosano también contiene N-acetilglucosamina. Mediante la N-desacetilación alcalina de la quitina, se produce quitosano. El quitosano ofrece numerosas ventajas para la agricultura, como su alta biodegradabilidad, biocompatibilidad, propiedades polielectrolitas, baja toxicidad, versatilidad química, capacidad de formación de geles y películas, y alta capacidad de adsorción. El quitosano también permite que las plantas toleren diversos tipos de estrés abiótico, incluido el estrés hídrico; su uso puede verse limitado por su baja solubilidad en agua, y los derivados del quitosano mejoraron los parámetros fotosintéticos del maíz sensible a la sequía, lo que les confiere tolerancia a este estrés. Además, el quitosano posee una propiedad bioactiva única que puede prevenir daños graves a las plantas en condiciones de estrés, activando sus mecanismos de defensa. Investigaciones previas han demostrado el uso del CH como antitranspirante. En este sentido, los antitranspirantes se dividen en tres grupos principales: (A) antitranspirantes físicos que forman una fina capa sobre los estomas para evitar la evaporación del agua; (B) antitranspirantes reflectantes que mejoran la reflectividad de la luz en las superficies de las hojas, reduciendo su temperatura; (C) antitranspirantes fisiológicos que contienen ciertos compuestos que influyen en las células guardianas alrededor de los estomas e inducen a las plantas a cerrarlos.
Además, se sabe que en climas secos, el contenido de materia orgánica del suelo disminuye. Por lo tanto, la adición de materia orgánica a estos suelos no solo eleva los niveles orgánicos, sino que también proporciona nutrientes asimilables por las plantas. Además, casi el 35% de las tierras agrícolas sufren de salinidad. Por lo tanto, la aplicación de KH a suelos arenosos representa un recurso natural prometedor y una mejor alternativa que podría utilizarse eficazmente para aumentar los niveles de materia orgánica y mejorar el estado nutricional del suelo, el crecimiento y la productividad de los cultivos. Es una materia orgánica soluble en agua y se utiliza como fertilizante orgánico. Puede reducir el estrés abiótico al potenciar la actividad de diversas enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa, la catalasa y la peroxidasa. Además, el KH aumentó la formación de raíces y los parámetros de crecimiento de las plantas al aplicarse a las principales hortalizas y cultivos. Asimismo, Mohammed et al. se refirieron a la posibilidad de sustituir algunas de las aplicaciones de potasio al suelo por aplicaciones foliares de KH sin afectar el rendimiento y el crecimiento del tomate, así como el estado nutricional de las plantas de tomate cultivadas en suelos arenosos recientemente recuperados en Egipto. En el mismo contexto, Ataya et al. Hegab et al. mencionaron un resultado similar sobre la importancia de las aplicaciones foliares de KH en palmeras datileras y avena cultivadas en suelos arenosos en Egipto. Asimismo, en plantas de maíz, los compuestos húmicos mejoraron el crecimiento radicular, los carbohidratos, la respuesta al nitrógeno y la fotosíntesis; esto puede generar mejoras adicionales en las propiedades físicas del suelo, la actividad biológica y la aceleración de la transferencia de nutrientes a las plantas.
Numerosos mecanismos se ven afectados directamente por el KH, entre ellos la fotosíntesis, la respiración celular, la permeabilidad de la membrana, la síntesis de proteínas, las actividades enzimáticas, la mejora de la absorción de agua y nutrientes en los tejidos al aumentar el índice de estabilidad de la membrana y el contenido relativo de agua, mientras que la fuga eléctrica disminuye, lo que estimula el rendimiento del cultivo.
El maíz (Zea mays L.) pertenece a la familia Poaceae. Es un importante cultivo anual de cereales en Egipto y otros países mediterráneos, siendo el tercer cultivo más grande después del trigo y el arroz en cuanto a superficie total cultivada. Además, según Abaza et al. y Abaza, la evaporación diaria promedio durante la siembra de maíz en febrero en el área de estudio del experimento oscila entre 10.45 y 0.89 mm por día, y el cultivo tiene un período de crecimiento promedio de 93 días, con un requerimiento total de agua bruta de hasta 10,890 m -3 ha -1.
En los programas de racionalización del agua de riego, la búsqueda de una manera efectiva y fácil de mejorar los impactos negativos de la sequía en el crecimiento de los cultivos aún atrae mucha más atención. Como resultado del rápido impacto de la sequía en las partes aéreas, se eligió la adición foliar de KH para unificar la metodología de comparación con CH. Ambos materiales comparten la capacidad de suministrar nutrientes a las plantas y ambos pueden reducir la transpiración, pero de diferentes maneras. Por lo tanto, la pregunta principal que esta investigación intenta responder es: Cuando las plantas están expuestas a la sequía, además de mejorar la nutrición, ¿es preferible elegir una sustancia que reduzca la transpiración formando una capa protectora delgada o una que mejore la relación hídrica? Por lo tanto, esta investigación se realizó para estudiar el impacto de la sequía en las características de crecimiento del maíz, el rendimiento, el contenido de nutrientes, la productividad del agua y las influencias de KH y CH en su mejora.
Materiales y Métodos
2.1 Descripción del sitio
Se realizó un experimento de campo durante las temporadas de cultivo de 2021 y 2022 en la granja experimental ubicada en la ciudad de Abu Simbel, al sur de Egipto. La fuente de agua de riego fue un pozo profundo excavado en la zona de estudio.
2.2 Diseño experimental y tratamientos
Se realizó un experimento con un diseño de parcelas divididas con tres réplicas, cada una de 24 m² (6 m de largo × 4 m de ancho). Se asignaron dos niveles de riego, es decir, el 100 % y el 70 % de las necesidades hídricas brutas del maíz, en las parcelas principales. Las plantas se regaron por goteo y cada parcela de riego contó con una válvula de presión para mantener la presión de operación a 1 bar y un emisor de caudal con un caudal de 4.0 L·h.-1 Este se utilizó para medir la cantidad de agua de riego objetivo en cada nivel de riego. Además, las unidades experimentales se delimitaron con una zona de amortiguamiento (3 m de ancho) para evitar interacciones. Mientras que las subparcelas se dedicaron a las cuatro aplicaciones foliares: 0 (pulverización con agua pura como control), CH 500 mg l-1, KH 3000 mg l-1, y CH 500 mg l-1 junto con KH 3000 mg l-1.
2.2.1La preparación de CH
El CH purificado alcanza una solubilidad de aproximadamente el 97 % en ácido acético al 1.0 % con agitación continua, y el pH se ajustó a 5.6 con NaOH 1 N. Se añadió Triton B como humectante al 0.05 % a todas las soluciones de pulverización antes de la aplicación.
El quitosano se aplicó foliarmente cuatro veces cada 15 días, comenzando después de 4 semanas de emergencia. Además, se adquirió KH foliar de Zain Fert Co. (75 % de ácido húmico + 4 % de ácido fúlvico + 2 % de hierro (Fe) + 10 % de K2O). Se aplicó dos veces a los 45 y 60 días después de la fecha de siembra. Los cultivos se plantaron según las recomendaciones de la región para la fertilización y otras prácticas de campo. El 10 de febrero de 2021 y el 15 de febrero de 2022, respectivamente, se sembraron dos granos de maíz (Giza 352-híbrido triple) directamente en montículos. Se raleó a una planta por montículo después de 14 días de la fecha de siembra. Se aplicó superfosfato de calcio (15.5 % P₂O₅ ) dos semanas después de la siembra a una dosis de 475 kg ha⁻¹ , y sulfato de potasio (48 % K₂O ) en tres dosis iguales a una dosis de 235 kg ha⁻¹ a los 60, 75 y 90 días de cultivo. Asimismo, se aplicó nitrato de amonio (33.5 % N) a una dosis de 950 kg ha⁻¹ en dosis iguales, comenzando con una dosis de 50 kg dos semanas después de la siembra, y repitiendo las mismas dosis cada 3-4 días hasta la floración. La cosecha se realizó el 11 de junio de 2021 y el 15 de junio de 2022, respectivamente.
2.3 Necesidad de agua para riego
El requerimiento bruto de agua para riego se calculó utilizando la estación agrometeorológica Toshka. Los datos obtenidos se introdujeron en CROPWAT, versión 8.0, un programa informático para la planificación y gestión del riego, para calcular la evapotranspiración de referencia mediante la ecuación de Penman-Monteith. En consecuencia, la evapotranspiración del cultivo (ETc) se calculó según Waller y Yitayew (2016) de la siguiente manera:
ETc = (ETo × kc)
dónde:
ETc evapotranspiración del cultivo (mm/día)
Evapotranspiración de referencia ETo (mm/día)
coeficiente de cultivo único kc, adimensional
El requerimiento bruto de agua (GWR 100 ) se calculó según AL-Omran et al. (2019):
GWR el requerimiento bruto de agua (m3 ha-1)
Etc. evapotranspiración de cultivos
Ver el porcentaje del área de evapotranspiración
Requerimiento de lixiviación LR 10%
Eficiencia del sistema de riego Ea%
La cantidad del tratamiento GWR 70 se obtuvo proporcionalmente del GWR 100. Las plantas de maíz se regaron con riego limitado desde la etapa de desarrollo en adelante (después de 35 días de siembra). Los valores de ETo, Etc y GWR durante las temporadas de 2021 y 2022 se presentan en la Tabla 1.
| Etapas de crecimiento | Total | |||||
| Siembra | Vegatativo | Floración | Maduración | |||
| ETO (mm) | 149.1 | 466.0 | 335.0 | 98.0 | 1048.1 | |
| ETC (mm) | 89.5 | 419.4 | 426.0 | 88.2 | 1023.1 | |
| Eficiencia del sistema de riego % | 0.85 | |||||
| GWR (mm) | 105.3 | 493.4 | 501.2 | 103.8 | 1203.7 | |
| Requisitos de lixiviación | 10.5 | 49.3 | 50.1 | 10.4 | 120.4 | |
| El GWR total (m3 ha-1) | GWR 100% | 1158.0 | 5427.0 | 5513.0 | 1142.0 | 13,240.0 |
| GWR 70% | 1158.0 | 3799 | 3859.1 | 799.0 | 9615 |
ETO, evapotranspiración de referencia; ETC, evapotranspiración del cultivo; GWR, requerimientos brutos de agua para riego, mm milímetro; m3 h−1, metro cúbico por hectárea; GWR 100% (aplicando el 100% de los requerimientos brutos de agua para riego; representa un esquema de riego completo); GWR 70% (aplicando el 70% de los requerimientos brutos de agua para riego; representa un esquema de riego limitado)
2.4Contenido de prolina en las hojas de maíz
A los 65 días de la fecha de siembra, se estimó la prolina, utilizando la cuarta hoja de maíz desde la punta de la planta como lo describe (Sahin 2019), se recolectaron tres muestras de hojas frescas entre las 11:00 a. m. y las 2:00 p. m. y la hoja se sumergió inmediatamente en una solución de extracción de enfriamiento que contenía una solución acuosa de ácido sulfosalicílico al 3% y se almacenó en el refrigerador hasta el proceso de extracción. Brevemente, la extracción se realizó tomando (0.5 g) de la hoja congelada triturada, junto con el mismo peso de hoja de maíz seca y extrayendo en 10 ml de ácido sulfúrico (3%). Luego, la solución de extracción se filtró y, por cada 10 ml de las esencias resultantes, se añadieron 2 ml de ninhidrina y 2 ml de ácido acético glacial. Luego, las muestras se colocaron en un dispositivo Bonmary durante 1 h a 100 ℃. Posteriormente, se añadieron 4 ml de tolueno a cada muestra y se mezcló durante 15-20 s en un agitador. Finalmente, se estimó la capacidad de fotoabsorbancia del tolueno mediante un espectrofotómetro a 520 nm. Para determinar el contenido de prolina (en μg g-1 FW) en cada muestra, se utilizó la siguiente fórmula:
2.5 Contenido relativo de agua en las hojas (RWC)
Se midió a los 65 días desde la fecha de siembra según (Afzal 2017):
FW peso real de la hoja
DW peso seco de la hoja
Hoja de peso turgente TW
2.6 Los carbohidratos totales
Después de la cosecha, los carbohidratos totales se determinaron como lo describen El-Katony et al. (2019). La muestra, 0.5 g del tejido de grano en polvo se extrajo durante la noche con 5 ml de etanol al 80% y luego se centrifugó durante 10 min y el extracto se replicó con etanol fresco. Los extractos se mezclaron y secaron al vacío, y en 1 ml de agua destilada, el residuo se redisolvió, que se utilizó para la determinación de carbohidratos solubles totales. Las alícuotas del extracto concentrado de carbohidratos solubles se mezclaron completamente con reactivo de antrona (8.6 mM de antrona en 80% v/v H2SO4) y se calentaron durante 10 min en un baño de agua a 80 ℃ y luego se enfriaron durante 30 min en el hielo. La absorbancia se midió a 623 nm, y la concentración total de carbohidratos solubles se calculó a partir de una curva de calibración de glucosa.
Resultados
3.1 Efecto de los niveles de riego, KH y CH sobre la prolina, el contenido de agua residual y los carbohidratos totales
Según los resultados, al comparar el control en la Fig. 1a, el contenido de prolina aumentó al aplicar un nivel de riego de GWR70% en comparación con el de GWR100%. Además, la aplicación de KH y CH en el presente estudio disminuyó el contenido de prolina en comparación con el control. Al aplicar un nivel de riego de GWR100%, el contenido de prolina disminuyó de 38.7 (μg g)-1 FW) para el control a 32.9 y 31.2 (μg g-1 FW) para KH3000 y CH500 + KH3000, respectivamente. Al adoptar el nivel de riego GWR70%, el contenido de prolina disminuyó de 49.7 (μg g-1 FW) para el control a 45.3 y 42.8 (μg g-1 FW) para el mismo tratamiento previo, respectivamente. La máxima reducción del contenido de prolina se observó con la aplicación combinada de KH y CH, adoptando un nivel de riego GWR del 100%.
En comparación con el control, el contenido de agua residual aumentó al aplicar aplicaciones foliares separadas o combinadas de KH y CH, y al adoptar un nivel de riego de 70% (Fig. 1b). Se observó que las aplicaciones foliares combinadas de KH + CH aumentaron significativamente el contenido de agua residual en comparación con el control al adoptar un nivel de riego de 100%. Sin embargo, no se observó un efecto significativo al aplicar aplicaciones foliares separadas de CH y adoptar un nivel de riego de 70% (GWR).
Como se puede observar en la (Fig. 1c), la adopción de GWR70% del nivel de riego disminuyó el contenido de carbohidratos en comparación con GWR100%. Además, las aplicaciones foliares separadas o combinadas de KH y CH superaron al control en carbohidratos en los granos de maíz. En comparación con el control, el aumento máximo de carbohidratos se obtuvo para las aplicaciones foliares separadas de KH y la aplicación combinada de KH + CH al adoptar GWR100%. Asimismo, la adopción de GWR70% y la aplicación de aplicaciones foliares combinadas de KH + CH aumentaron significativamente el contenido de carbohidratos en comparación con el control.
3.2 Efecto de los niveles de riego, KH y CH sobre los macronutrientes (N, P y K) y micronutrientes (Fe, Zn y Mn)
En cuanto a la interacción, se observaron variaciones insignificantes entre los tratamientos estudiados y el control para N al adoptar GWR70%, mientras que ocurrió lo contrario al adoptar GWR100% (Fig. 2a). Sin embargo, se observaron variaciones insignificantes entre las aplicaciones foliares al adoptar GWR100% para N. Por otro lado, se observó una diferencia significativa con respecto al control para P, K, Fe, Zn y Mn.
Los resultados indicaron que GWR70% produjo un menor contenido de P, aunque las aplicaciones foliares de KH y CH en cada nivel de riego mejoraron el contenido de P (Fig. 2b). El mayor contenido de P se obtuvo con el nivel de riego GWR100% y aplicando aplicaciones foliares de KH y CH. El siguiente mayor contenido de P se observó con el mismo nivel de riego utilizando una aplicación foliar separada de KH.
El contenido de K se incrementó al adoptar GWR100% en comparación con GWR70% (Fig. 2c). Aunque las aplicaciones separadas de KH y las aplicaciones foliares combinadas de KH + CH mejoraron el contenido de K al adoptar GWR100%. Pero al adoptar GWR70%, el contenido de K mejoró al aplicar las aplicaciones foliares combinadas de KH + CH. El riego completo (GWR100%) fue pronunciado con las aplicaciones foliares combinadas de KH y CH para lograr el mayor contenido de K en granos de maíz. Sin embargo, GWR70% × aplicación combinada de KH + CH igualó significativamente a GWR100% × aplicación combinada de KH + CH.
Por otro lado, la superioridad del riego completo (GWR100%) sigue siendo pronunciada en comparación con GWR70% provocando aumentos en el contenido de Fe, a diferencia de Zn y Mn. Además, en comparación con el control, el contenido de Fe mejoró al aplicar aplicaciones foliares separadas o combinadas de KH y CH y adoptar un riego completo GWR100% o un nivel de riego limitado GWR70% (Fig. 1d).
El contenido de Zn aumentó de 37.5 (μg kg⁻¹ ) en el control a 53.6 (μg kg⁻¹ ) en el tratamiento GWR70% y la aplicación de CH500 + KH3000 (Fig. 2e). Asimismo, adoptar GWR100% del nivel de riego y aplicar individualmente KH o CH resultaron significativamente similares. De igual modo, adoptar GWR70% y aplicar KH por separado resultó significativamente similar a GWR100% × aplicación combinada de KH + CH en cuanto a los contenidos de Zn. Los contenidos más altos de Zn se registraron al aplicar aplicaciones foliares combinadas de CH + KH y adoptar GWR70%.
En comparación con el control, el máximo aumento del contenido de Mn se obtuvo al aplicar las aplicaciones foliares separadas y combinadas de KH y CH al adoptar GWR100% (Fig. 2f). Asimismo, en comparación con el control, que adoptó GWR70% y aplicó las aplicaciones foliares separadas de KH, las aplicaciones foliares combinadas de KH + CH alcanzaron el máximo aumento del contenido de Mn.
3.3 Características agronómicas, aceite y proteína del maíz
Al comparar el control en las (Figs. 3, 4 y 5), se encontró que los niveles de riego examinados tuvieron diferencias significativas en las características del maíz, excepto en el número de hileras por mazorca, el número de mazorcas por planta, el índice de cosecha y el índice de cultivo.
Asimismo, en comparación con el control, las aplicaciones foliares separadas de KH mejoraron las características del maíz, el aceite y la proteína al adoptar GWR100%, excepto la altura de la planta, el índice de cosecha y el índice de cultivo (Figs. 3, 4 y 5). Por otro lado, las aplicaciones combinadas de KH + CH mejoraron las características del maíz, el aceite y la proteína al adoptar GWR100%, excepto la altura de la planta y la longitud de la mazorca.
Con una GWR de 70%, la pulverización de KH en todas las características del maíz, incluyendo aceite y proteína, como única aplicación foliar, registró valores significativamente superiores a los del tratamiento control, excepto en el número de hileras por mazorca, la longitud de la mazorca y el índice de grano. Sin embargo, la pulverización de KH en combinación con CH logró valores significativamente superiores a los del tratamiento control, excepto en el número de mazorcas por planta, la longitud de la mazorca y el índice de grano, con el mismo nivel de riego previo.
Al adoptar GWR100%, el mayor rendimiento de grano se observó al aplicar KH foliar con CH, aunque esto fue significativamente igual a la adopción de GWR70% × aplicación combinada de KH + CH (Fig. 4b).
3.4 Productividad del agua del maíz (WP)
En general, la potencia del agua (WP) aumentó al adoptar un nivel de riego GWR70% en comparación con un GWR100% (Fig. 6). Al adoptar un nivel de riego GWR100%, la WP aumentó de 0.25 (kg m-3) para el control a 0.45 (kg m-3) para CH500 + KH3000 mg l-1La aplicación foliar de KH y CH, por separado, en un nivel de riego de GWR100%, fue estadísticamente similar. Sin embargo, la aplicación foliar separada de CH fue significativamente igual a la aplicación combinada de KH + CH en GWR100%.
Asimismo, al adoptar el nivel de riego GWR70%, el WP aumentó de 0.27 (kg m -3 ) para el control a 0.59 (kg m -3 ) para CH500 + KH3000 mg l -1 . El WP más alto se observó al aplicar las aplicaciones foliares separadas de KH y las aplicaciones foliares combinadas de KH + CH.
Por ello, en regiones áridas, el investigador recomienda tratar las plantas estresadas con aplicaciones foliares separadas de KH o con aplicaciones foliares combinadas de KH + CH, lo que podría ayudar a las plantas a superar los efectos negativos de la sequía y alcanzar el mayor WP.
Discusión
Las plantas tienen un conjunto específico de prioridades para su ciclo de vida que solo se rompen si se exponen a influencias externas, incluida la sequía. Esto lleva a las plantas a reorganizar sus prioridades para mitigar o evitar períodos de sequía. El estudio actual mostró que las plantas de maíz irrigadas con GWR70% aumentan los niveles de prolina, en contraste con GWR100%. A partir de los resultados, concluyo que al adoptar los esquemas de riego limitado, las plantas están expuestas a cierto grado de sequía que ha contribuido a una serie de efectos sucesivos. Fisiológicamente, esto conduce a una disminución en la humedad del suelo alrededor de las raíces que conduce a una disminución en la tasa de absorción de agua y nutrientes del sector del suelo, que es opuesto para N, K y Zn. Estos hallazgos están en línea con los resultados observados por Fahad et al., ya que informaron que la sequía ha disminuido la absorción de P, lo que lleva a una reducción en el contenido de humedad relativa de las hojas; a la par con el aumento de la absorción de (N, K y Zn).
La falta de agua absorbida también ha provocado una disminución de la actividad metabólica del tejido foliar y una disminución de la absorción de P, lo que se refleja en la síntesis de carbohidratos y aceite. Mientras tanto, el contenido proteico ha aumentado como consecuencia del aumento de la absorción de N. Para aliviar las condiciones de estrés, las plantas han aumentado los niveles de prolina, que desempeña múltiples funciones, como un potencial osmótico compatible y ajustado, manteniendo así la presión de turgencia y facilitando el suministro de agua a la célula vegetal, minimizando así los efectos adversos de la sequía.
En términos morfológicos, la exposición de las plantas de maíz a la sequía contribuyó a inhibir su crecimiento y otras características vegetativas y de rendimiento. Mi hipótesis se basó en la disminución de la extensión foliar, la división celular, la capacidad fotosintética y las tasas de crecimiento. Además, Kulczycki et al. añadieron: «Si bien el maíz, como otra planta C4, es altamente eficiente en el uso del agua, sigue siendo sensible a su disponibilidad».
Con base en lo anterior, el impacto de la sequía en las plantas fue claro y se reflejó en dos resultados destacados: (A) reducción de la absorción de nutrientes, (B) reducción del contenido de agua residual (RWC) como resultado de la disminución del agua y el aumento de la evaporación. Una vez expuestas a diferentes condiciones de estrés, las plantas cuentan con mecanismos de defensa para contrarrestarlas. Sin embargo, cumplen su función eficaz y deseable dentro de límites específicos. Por lo tanto, el presente estudio ha planteado la hipótesis de que proporcionar a las plantas KH y quitosano les permitiría ampliar el alcance de estos límites y también mejorar sus mecanismos de defensa.
En consecuencia, los resultados mostraron que las aplicaciones de KH y CH mejoran el rendimiento y causan una disminución de la prolina, y este impacto se ha mantenido sin cambios con GWR100 y GWR70. En este sentido, concluí que, si bien las aplicaciones por separado tuvieron efectos similares, difieren en sus mecanismos. La aplicación de KH a hojas estresadas ha causado lo siguiente:
Una vez que el K penetra en los tejidos vegetales, aumenta sus niveles en las células oclusivas, lo que provoca su cierre. Además, el K aumenta la permeabilidad al agua en las membranas vegetales, lo que aumenta el contenido de carbono orgánico en las hojas. Asimismo, la aplicación de KH aumenta la absorción de Zn, Fe y Mn en comparación con el control GWR70, lo que, a su vez, promueve las enzimas de la fotosíntesis y las proteínas, lo que mejora la eficacia de la fotosíntesis y aumenta el contenido proteico. Además, el KH aumenta la absorción de P, un nutriente importante en la biosíntesis y el transporte de carbohidratos.
Además, la absorción húmica a través de las hojas actuó en la mejora de los contenidos de nutrientes de manera directa y como resultado de la acidez del húmico; esto redujo el potencial osmótico de la savia, lo que condujo a diferencias entre los potenciales dentro de la planta y la solución alcalina del suelo en este estudio, lo que contribuyó a aumentar el transporte de nutrientes y, por lo tanto, a mejorar el rendimiento y el WP.
Debido a que las plantas estresadas promueven rápidamente la producción de prolina. Por lo tanto, como resultado de los muchos beneficios mencionados anteriormente de la aplicación de KH, las plantas trabajan en la reducción del nivel de prolina, que se considera una guía para mejorar las condiciones de la planta. En este sentido, este estudio no es consistente con otros estudios que afirman que la aplicación de K a plantas estresadas conduce a un aumento en los niveles de prolina. En este sentido, estudios previos demostraron que la relación entre la prolina y el K varía y depende de factores tales como (la parte de las plantas tomadas, la metodología de aplicación y las concentraciones utilizadas de K). Por ejemplo, en un estudio de Bahrami y Hajiboland, las partes vegetativas se dividieron en tres fracciones diferentes, incluyendo hojas superiores, de mediana edad e inferiores. Los resultados mostraron que la adición de K a las plantas estresadas causó disminuciones en el contenido de prolina en las hojas inferiores que en las otras. Además, el contenido de prolina en las hojas inferiores disminuyó al aplicar K a través de la hoja que de la raíz. Además, según Anokye et al., se observó que el contenido de prolina disminuyó al aplicar una concentración de 3 g de K a plantas sometidas a condiciones de crecimiento normales, mientras que lo mismo ocurrió al aplicar una concentración de 3 g de K a plantas sometidas a estrés hídrico. Sin embargo, este efecto no se observó con otras concentraciones.
Como resultado de la baja solubilidad del quitosano, parece que las cantidades absorbidas fueron pequeñas, por lo que sus efectos no superaron los efectos individuales de las aplicaciones de KH, especialmente en condiciones de sequía.
Además del efecto positivo del quitosano en el RWC, se consideró que el quitosano restante en las hojas era un líquido pegajoso adherido a las partes vegetativas que se rociaron, supongo que forma una capa transparente que reduce la transpiración, lo que, a su vez, condujo a elevar el RWC y trabajó en la conservación del agua, especialmente en condiciones de sequía. Además, las cantidades de quitosano absorbidas, como resultado de la presencia del grupo de protones amino, trabajan en el aumento de la tasa de fotosíntesis. Además, los resultados mencionan que el quitosano contribuye a la mayor absorción de nutrientes (P, Fe y Zn) que el control GWR70, donde Zn es un componente principal en muchas enzimas y proteínas y tiene roles efectivos en (relaciones hídricas, estabilidad de la membrana celular, acumulación de osmolitos y regulación estomática), lo que ha llevado a la mejora de las proteínas y el aceite, y esto fue respaldado por estudios previos.
Además, las moléculas de quitosano absorbidas han causado niveles disminuidos de prolina, lo que se atribuyó a las mejoras en las condiciones que rodean a la planta causadas por la sequía. Supongo que depende de factores como la densidad del estrés por sequía y la concentración de quitosano. Para mayor claridad, Sheikha y AL-Malki probaron el efecto del quitosano en los niveles subacuáticos de prolina (100, 45, 25 y 15% de la capacidad de retención de agua); sus resultados mostraron que aunque la prolina estaba disminuyendo en diferentes niveles de agua, la disminución fue pronunciada al 15% de la capacidad de retención de agua, lo que concuerda con los resultados actuales. Además, Attaran et al. estudiaron el efecto de tres niveles de quitosano (30, 60 y 90 ppm) bajo niveles de riego (30, 50 y 100% de la capacidad de campo); Indicaron que al 50% de la capacidad de campo y aplicando quitosano a una tasa de 30 ppm, se produjo una disminución de la prolina, a diferencia de lo ocurrido con niveles de riego del 30% y el 100%. Esto podría indicar las prioridades de las plantas que requieren reorganización según el caso.
En la parte anterior, se aclararon los beneficios de la aplicación foliar de KH y CH como aplicaciones únicas en maíz. Sin embargo, los resultados actuales indican que su efecto positivo se ha incrementado al aplicar aplicaciones foliares combinadas de KH y CH, particularmente en plantas expuestas a sequía. Esto se atribuyó a las ventajas mencionadas, como resultado de aplicar las aplicaciones separadas de KH y CH; además, estas aplicaciones combinadas contribuyeron a prolongar los efectos del quitosano: según lo mencionado, dado que el quitosano tiene baja solubilidad, la aplicación sucesiva de KH (que tiene un pH ácido) condujo a la disolución continua de algunas moléculas de quitosano, que han permanecido en las hojas.
Además, esta combinación proporciona a las plantas estresadas aplicaciones auxiliares durante el mayor tiempo posible, acercándose a los 90 días: mientras que la pulverización foliar sucesiva de KH+CH a partir del segundo mes de cultivo en adelante (dos y cuatro veces para ambas sustancias foliares, respectivamente) parece estar funcionando para mejorar la tolerancia de las plantas, especialmente en los períodos sensibles de sequía.
Además, esta aplicación combinada contribuyó a la integración del humato de potasio y el quitosano: se observó que la pulverización de quitosano en plantas no estresadas mostró cierta superioridad en el aumento del rendimiento, en comparación con las aplicaciones separadas de humato de potasio. Sin embargo, con la aplicación combinada, se observó una mejora en el rendimiento y el valor máximo. Esta observación se repitió al añadir aplicaciones separadas de humato de potasio, aunque mejoró varias características que el control, especialmente con riego limitado, ya que la aplicación combinada promovió estas mejoras.
Conclusión
Esta investigación demostró los claros efectos de suministrar a las plantas estresadas aplicaciones foliares auxiliares de humato de potasio y quitosano, lo que resultó en una mayor absorción de nutrientes y un mejor contenido relativo de agua. El humato de potasio y el quitosano foliares causaron una disminución en el contenido de prolina, y este efecto se mantuvo sin cambios bajo niveles de riego completos y limitados. Estos hallazgos contradicen el concepto de que la aplicación de humato de potasio y quitosano tiene el potencial de aumentar el contenido de prolina; sin embargo, se requieren más estudios para observar este efecto en otros cultivos bajo diferentes niveles de riego. Dado que la aplicación de quitosano tiene baja solubilidad, combinar la aplicación con humato de potasio crea una especie de integración y prolonga los efectos del quitosano. Se recomienda aplicar aplicaciones foliares combinadas de humato de potasio y quitosano por debajo del 70% de los requerimientos brutos de agua de riego como aplicaciones foliares auxiliares a plantas estresadas por el agua, lo que puede mejorar la absorción de nutrientes y el rendimiento, así como dichas aplicaciones combinadas son beneficiosas para mitigar el impacto de la sequía y aumentar la productividad del agua en el cultivo de maíz.
